• 소성∙가공
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• 제31권5호
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• pp.261-266
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• 2022

To reduce the weight of the vehicle, the application of the high strength steel sheets to chassis parts is increased. High forming load is induced during the shearing process of steel chassis parts made of high strength steel, and the possibility of an eccentric load is increased depending on the product seating condition on the die, which decreases the stability and lifespan of the die. In this paper, a three-dimensional finite element analysis with the continuum element was conducted using the damage theory for the cam-trimming process of the front lower arm. The structural analysis of the trimming die was performed with the forming load result obtained from the analysis, and the amount of deflection and the stress distribution of the die during the shearing process were evaluated for the confirmation of the tool stability. The shape of the weak region of the die was modified according to structural analysis and then the stability was confirmed with the finite element analysis. The analysis result showed that the possibility of tool failure during cam-trimming process was remarkably reduced, and the reliability of the proposed modified design was validated.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제33권2호
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• pp.113-136
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• 2009

The seismic induced interaction between multistory structures with unequal story heights (inter-story pounding) is studied taking into account the local response of the exterior beam-column joints. Although several parameters that influence the structural pounding have been studied sofar, the role of the joints local inelastic behaviour has not been yet investigated in the literature as key parameter for the pounding problem. Moreover, the influence of the infill panels as an additional parameter for the local damage effect of the joints on the inter-story pounding phenomenon is examined. Thirty six interaction cases between a multistory frame structure and an adjacent shorter and stiffer structure are studied for two different seismic excitations. The results are focused: (a) on the local response of the critical external column of the multistory structure that suffers the hit from the slab of the adjacent shorter structure, and (b) on the local response of the exterior beam-column joints of the multistory structure. Results of this investigation demonstrate that the possible local inelastic response of the exterior joints may be in some cases beneficial for the seismic behaviour of the critical column that suffers the impact. However, in all the examined cases the developing demands for deformation of the exterior joints are substantially increased and severe damages can be observed due to the pounding effect. The presence of the masonry infill panels has also been proved as an important parameter for the response of the exterior beam-column joints and thus for the safety of the building. Nevertheless, in all the examined inter-story pounding cases the presence of the infills was not enough for the total amelioration of the excessive demands for shear and ductility of the column that suffers the impact.

• Earthquakes and Structures
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• 제11권1호
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• pp.165-178
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• 2016

The goal of energy-based seismic design is to obtain a structural design with a higher energy dissipation capacity than the energy dissipation demands incurred under earthquake motions. Accurate estimation of the story hysteretic energy demand of a multi-story structure is the key to meeting this goal. Based on the assumption of a mode-equivalent single-degree-of-freedom system, the energy equilibrium relationship of a multi-story structure under seismic action is transformed into that of a multi-mode analysis of several single degree-of-freedom systems. A simplified equation for the estimation of the story seismic hysteretic energy demand was then derived according to the story shear force and deformation of multi-story buildings, and the deformation and energy relationships between the mode-equivalent single-degree-of-freedom system and the original structure. Sites were categorized into three types based on soil hardness, namely, hard soil, intermediate hard (soft) soil, and soft soil. For each site type, a 5-story and 10-story reinforced concrete frame structure were designed and employed as calculation examples. Fifty-six earthquake acceleration records were used as horizontal excitations to validate the accuracy of the proposed method. The results verify the following. (1) The distribution of seismic hysteretic energy along the stories demonstrate a degree of regularity. (2) For the low rise buildings, use of only the first mode shape provides reasonably accurate results, whereas, for the medium or high rise buildings, several mode shapes should be included and superposed to achieve high precision. (3) The estimated hysteretic energy distribution of bottom stories tends to be underestimated, which should be modified in actual applications.

• 터널과지하공간
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• 제22권1호
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• pp.43-53
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• 2012

개착면의 방향성과 규모가 점진적으로 변화되는 개착사면의 안정성을 지반의 암석학적, 구조적 및 역학적 특성을 종합적으로 고려한 횡단면 분석기법을 활용하여 분석하였다. 시추작업을 수행하여 획득한 코어시료를 관찰하여 사면지반의 암석학적 취약성을 조사하였으며, 시추공 내 BIPS 영상을 획득하여 사면 내부의 구조적 특성을 규명하였다. 시추코어 및 코어절리시료를 이용한 암석실험을 통해 사면 지반의 공학적 특성을 분석하였다. 평사투영해석을 수행하여 잠재적인 사면거동 양상과 거동유발 절리들을 분석하였으며, 거동유발 절리들의 트레이스 분포를 개착 형상이 고려된 횡단면상에 도시하였다. 횡단면에 분포된 평면파괴 절리들이 기저면을 형성하는 평면블록들을 절리 트레이스 분포를 고려하여 설정하였다. 횡단면 상에서 심도별 평면블록들의 안정성과 적정 안전율을 유지하기 위하여 요구되는 지보량을 산정하여 최적 사면 설계안 수립에 대한 횡단면 기법의 활용성을 고찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.91-105
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• 2015

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 말뚝의 하부에서 실시된 터널시공으로 인한 말뚝의 거동을 말뚝선단의 상대위치를 고려하여 분석하였다. 수치해석에서는 순수하게 터널굴착으로 인해 유발된 (tunnelling-induced) 말뚝침하, 축력분포, 전단응력 및 겉보기안전율의 변화를 심도 있게 고찰하였다. 말뚝의 선단이 터널굴착에 대한 말뚝선단의 위치를 고려한 영향권 내부에 존재하는 경우 말뚝의 침하는 Greenfield 조건의 최대침하와 인근지반의 침하를 초과하는데 비해, 횡방향 이격거리가 증가하여 영향권 외부에 있는 경우 말뚝의 침하는 그 반대의 경향을 보였다. 말뚝선단이 영향권 내부에 존재하는 경우 tunnelling-induced 인장력이 발생하지만, 말뚝선단이 영향권의 외부에 존재할 경우 말뚝침하를 초과하는 인근지반의 침하로 인해 압축력이 발생하는 것으로 분석되었다. 터널굴착으로 인한 말뚝침하의 증가로 말뚝의 겉보기안전율(apparent factor of safety)은 말뚝선단이 영향권 내부에 존재할 경우 1.0 미만으로 감소하는 것으로 나타나 말뚝의 사용성에 심각한 문제가 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 분석한 말뚝선단의 위치에 대한 영향권 내부 및 외부에서의 말뚝의 거동을 말뚝의 침하, 축력 및 겉보기안전율에 대해 심도 있게 고찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.529-545
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• 2012

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 견고한 점토에 기시공되어 있는 단독말뚝의 하부에서 실시된 open face 터널굴착에 의한 말뚝의 거동을 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인한 말뚝의 거동을 규명하기 위하여 지반, 말뚝의 침하 및 전단응력전이 메커니즘을 심도 있게 분석하였다. 터널굴착으로 인해 Greenfield 조건의 지표면의 침하를 크게 초과하는 말뚝침하가 발생하였으며, 말뚝과 인접지반 사이 경계면에서의 전단응력전이현상으로 인해 말뚝에 작용하는 축력의 분포가 매우 크게 변화하였다. 말뚝침하의 증가로 인하여 말뚝의 겉보기지지력(apparent pile capacity)이 약 30% 감소하는 것으로 분석되었다. 터널굴착에 따른 지중응력 및 변형에 의해 말뚝의 마찰력이 증가하는 현상이 발생하고 이에 따라 말뚝의 축력이 터널의 굴착에 따라 지속적으로 감소하였다. 순수하게 터널굴착에 의하여 단독말뚝에는 설계하중의 최대 21%에 상응하는 인장력이 유발되는 것으로 분석되었다. 말뚝은 터널의 시공이 말뚝의 중심에서 종방향으로 ${\pm}1$-2D (D: 터널직경)에서 실시될 때 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 말뚝선단 인근에서는 (-)의 과잉간극수압이 발생하였으며, 말뚝상부 부근에서는 (+)의 과잉간극수압이 발현하였다. 터널굴착에 의한 말뚝의 사용성은 축력변화에 비해서는 말뚝의 침하에 의해 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다.

• Wind and Structures
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• 제23권2호
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• pp.127-142
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• 2016

Aerodynamic effects, such as drag force and flow-induced vibration (FIV), on civil engineering structures can be minimized by optimally modifying the structure shape. This work investigates the turbulent wake of a square prism with its faces modified into a sinusoidal wave along the spanwise direction using three-dimensional large eddy simulation (LES) and particle image velocimetry (PIV) techniques at Reynolds number $Re_{Dm}$ = 16,500-22,000, based on the nominal width ($D_m$) of the prism and free-stream velocity ($U_{\infty}$). Two arrangements are considered: (i) the top and bottom faces of the prism are shaped into the sinusoidal waves (termed as WSP-A), and (ii) the front and rear faces are modified into the sinusoidal waves (WSP-B). The sinusoidal waves have a wavelength of $6D_m$ and an amplitude of $0.15D_m$. It has been found that the wavy faces lead to more three-dimensional free shear layers in the near wake than the flat faces (smooth square prism). As a result, the roll-up of shear layers is postponed. Furthermore, the near-wake vortical structures exhibit dominant periodic variations along the spanwise direction; the minimum (i.e., saddle) and maximum (i.e., node) cross-sections of the modified prisms have narrow and wide wakes, respectively. The wake recirculation bubble of the modified prism is wider and longer, compared with its smooth counterpart, thus resulting in a significant drag reduction and fluctuating lift suppression (up to 8.7% and 78.2%, respectively, for the case of WSP-A). Multiple dominant frequencies of vortex shedding, which are distinct from that of the smooth prism, are detected in the near wake of the wavy prisms. The present study may shed light on the understanding of the underlying physical mechanisms of FIV control, in terms of passive modification of the bluff-body shape.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권1호통권41호
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• pp.25-32
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• 2005

지진하중을 받는 구조물은 모드참여계수에 의하여 각각의 모드에 지진하중이 분배, 전달된다. 이러한 특성 때문에 모드참여계수는 지진하중을 받는 구조물의 해석에서 매우 중요한 요소이다. 그러나 이상화된 해석 구조물의 모드참여계수는 해석적 모델링이나 시공오차 등에 의하여 실 구조물의 참여계수와 다르기 때문에 실제 거동을 예측, 반영하기에 한계가 있다. 본 연구에서는 시스템 식별기술과 $H^{\infty}$ 최적 모델 응축법을 활용하여, 구조물의 1차 모드참여계수를 산정하는 기법을 제안한다. 이 기법은 시스템 식별로부터 구현된 상태방정식을 전형의 상태방정식과 비교하는 과정에서 시스템의 가제어, 가관측 행렬의 비에 의하여 결정된다. 본 연구에서 제안한 모드참여계수산정기법은 단자유도, 다자유도 전단구조물에 대한 수치해석을 통하여 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권6호
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• pp.81-91
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• 2003

최근 우리나라의 대도시에서는 주거와 상업기능을 동시에 갖는 복합용도의 건축물이 많이 건설되고 있는데, 이러한 건물은 대부분 하부골조에서 연층, 약층 또는 비틀림 비정형을 띠게 된다. 본 논문의 목적은 이러한 건물의 지진응답을 실험을 통해 관찰하는 것으로서 1:12 축소모델의 진동대 실험을 통해 다음과 같은 결론에 이르렀다. 1) 구조물의 불확실성으로 인한 우발비틀림을 예측하는 것은 정적해석에 의한 방법보다 동적해석에 의한 방법이 더 타당하였다. 2) 횡운동과 비틀림운동이 연관되어 있을 때, 전도모멘트는 지진방향 뿐만 아니라 지진방향에 수직인 방향으로도 상당부분 작용하였으며, 일반적인 해석프로그램에서 수행하는 모드해석법으로는 이와 같은 거동을 예측하기에 부적절하였다. 3) 모드형상과 BST 다이아그램을 통해 대상구조물과 같은 건물의 주요 진동모드와 파괴양상을 쉽게 예측할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권9호
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• pp.51-62
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• 2016

다양한 현장 조건에서 일어날 수 있는 건조토 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적거동을 평가하고 고찰하기 위해 3차원 수치 모델을 이용한 매개변수 연구가 수행되었다. 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 통해 시간 영역에서 이루어졌다. 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법을 적용함으로써 해석 효율을 증가시키고자 하였다. 또한, 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 개발된 수치 모델을 이용하여 상부질량의 크기, 말뚝의 길이, 두부 경계조건, 지반의 상대밀도에 대한 매개변수 연구를 수행함으로써 다양한 현장 조건에 대한 지반-말뚝-구조물 시스템의 동적 거동을 평가하였다. 매개변수 연구 결과, 건조토 지반 조건에서는 상부질량에 의한 관성력이 시스템의 동적 거동에 지배적인 영향을 미침을 확인하였으며 지반에 의한 운동력의 영향은 상대적으로 적다고 평가되었다. 또한 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 동적 거동 차이 및 말뚝두부 고정단과 자유단의 거동 차이를 해석적으로 검증하였다.